一种PCB板改性氧化石墨烯直接黑孔化的方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯直接黑孔化电路板的方法，其特征在于包含如下步骤：(1)将电路板清洗除胶后，放入GO

【技术实现步骤摘要】
一种PCB板改性氧化石墨烯直接黑孔化的方法


[0001]本专利技术属于印制板
，具体涉及一种PCB板改性氧化石墨烯直接黑孔化的方法。

技术介绍

[0002]PCB(printed circuit board)即印制线路板，简称印制板，是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通信电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元件，为了使各个元件之间的电气互连，都要使用印制板。随着电子技术的不断发展，多层高密度互联的电路板需求逐渐增加，其核心问题便是如何实现各层板间的电气互连，也就是孔金属化流程。
[0003]目前的孔金属化工艺主要包括三种。第一种为目前使用最多的化学沉铜法，主要是通过一系列的化学处理方法，在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚以达到电气互连的目的；第二种是利用石墨或者炭黑等导电材料吸附在非导电基材上，后续同样经过电镀在孔内形成较厚的铜层；第三种是利用导电高分子材料，如噻吩、吡咯等作为导电材料吸附在非导电基材上，经过电镀加厚铜层。
[0004]具体而言：
[0005](1)、化学沉铜法较为成熟，但污染严重，含有甲醛等对人体有害物质；炭黑和石墨，大多为大粒径颗粒状，分散性较差，水溶液中容易沉降，吸附能力差，且导电性差，在基材上难以形成致密的导电层；而导电高分子材料本身导电性相对炭黑等更差，且使用过程中容易发生高温裂解，生产控制难度高，也限制了其发展。
[0006]根据上述原因，目前想要代替常规化学沉铜工艺，较为可行的方法为采用导电性相对较好的碳基材料，如石墨烯来作为吸附在非导电基材上的导电材料。而石墨烯尽管导电性较好，但其是由不含任何不稳固键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳固性高，其表面呈惰性状态，与其他溶剂的彼此作用较弱，且石墨烯片与片之间有较强的范德华力，容易发生聚集，因此难溶于水和常见的有机溶剂，给石墨烯的进一步研究和应用造成了极大困难。因此我们在使用石墨烯之前，通常需要将石墨烯进行氧化处理，得到的氧化石墨烯片层上含有丰富的含氧基团，这些官能团具有很强的极性，所以氧化石墨烯在水中具有较好的溶解性，这也为后续的生产带来了便利。
[0007](2)、氧化石墨烯表面的含氧基团，如羟基、羧基、环氧基等，其水溶液呈电负性，因此其吸附过程和化学沉铜法类似，经过整孔后孔壁带正电荷，与负电荷的氧化石墨烯通过静电吸附，在孔内形成导电层，但氧化石墨烯因氧化基团的引入，破坏了石墨烯的共轭结构，使其导电性显著降低，因此氧化石墨烯本身不导电，在整孔吸附后需要进行还原，得到具有导电性的石墨烯。氧化石墨烯为片状结构，其容易在孔壁上形成致密的一层薄膜，但因其厚度较薄，仅为几个nm，为了避免在后续工艺流程中出现薄膜破裂等缺陷影响孔内导电性能，一般需要多次进行整孔吸附工艺，以保证孔内全部被氧化石墨烯覆盖，增强导电性能，而重复整孔
‑
吸附的过程也增加了工艺流程和成本。
[0008](3)、氧化石墨烯的正电荷化主要是依靠在氧化石墨烯上接枝上氨基，从而在溶液中呈正电性。目前最理想的方法是利用氧化石墨烯上的羧基和氨基直接缩合，唯一的副产物是水，但由于羧基的酸性和氨基的碱性，两者混合后只能产生铵盐，因此并不适用。常见的羧基和氨基接枝方法有以下几种：
①
酰氯法；
②
混合酸酐法；
③
活性酯法。其中，酰氯(如CN201410361609.1)反应速率很快，但容易导致羧酸α位的消旋化，且酰化试剂会产生硫化氢，容易导致底物中对酸敏感的基团被破坏；混合酸酐法中羧酸容易与胺发生反应区域不可选择性问题，且混合酸酐会发生歧化反应，生成对称的酸酐；活性酯法主要是通过将羧酸在醇或酸的作用下反应脱水生成酯中间体，再利用酯中间体与胺生成酰胺，使氨基接枝到氧化石墨烯上，但其需要在有毒有害的二氯甲烷中进行反应。目前也有人通过碳二酰亚胺类化合物(R
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N＝C＝N
‑
R)来制备酰胺键，反应中碳二亚胺会转化为O
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酰基异脲中间体(式1)，然后与胺反应得到目标酰胺键(式2)，但中间体也会发生1，3
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重排生成N
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酰基脲(式3)，此反应不可逆，且N酰基脲不与胺发生反应，会减少产物的氨基化程度。
[0009]
技术实现思路

[0010]针对以上问题，本专利技术提供了一种不需要整孔剂直接吸附氧化石墨烯的PCB黑孔化方法。
[0011]基于解决上述问题，本专利技术提供了一种氧化石墨烯直接黑孔化电路板的方法，其包含了改性的负电荷氧化石墨烯的制备方法和改性正电荷氧化石墨烯的制备方法。
[0012]列出本专利技术中所出现的缩略语的英文全称及中文定义。
[0013]PCB:Printed Circuit Board，印制电路板
[0014]GO：氧化石墨烯
[0015]GO+：正电荷氧化石墨烯
[0016]GO
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：负电荷氧化石墨烯。
[0017]本专利技术第一方面提供了一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)在反应容器中加入浓硫酸，然后加入石墨粉、过硫酸盐以及磷氧化物，反应完毕之后，稀释，将溶液过滤、洗涤、干燥，得到石墨溶液；(2)将步骤(1)得到的石墨溶液中加入浓硫酸，之后加入高锰酸钾，反应完毕之后，加水稀释，再加入双氧水反应，得到中间体溶液；(3)取出步骤(2)的上清液，用酸溶液清洗，将沉淀过滤、干燥后，在水中分散，分散液经透析、离心、干燥后得到负电荷氧化石墨烯GO
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。
[0018]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中是在0～100℃条件下反应，优选地是在30～100℃条件下反应，更优选地是在50～100℃条件下反应，进一步优选地是在50～80℃条件下反应。
[0019]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中反应时间为0.1～24h，优选为1～20h，更优选为1～10h，进一步优选为3～5h。
[0020]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中的水优选为去离子水。
[0021]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中的过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙中的一种或多种。
[0022]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中磷氧化物为五氧化二磷或三氧化二磷；优选地为五氧化二磷。
[0023]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中石墨粉、过硫酸盐和磷氧化物的质量比为1:0.1～1:0.1～1，优选1:0.1～0.5:0.1～0.5。
[0024]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中过滤是采用滤膜过滤；滤膜优选为玻璃纤维滤膜。
[0025]根据本专利技术所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)在反应容器中加入浓硫酸，然后加入石墨粉、过硫酸盐以及磷氧化物，反应完毕之后，稀释，将溶液过滤、洗涤、干燥，得到石墨溶液；(2)将步骤(1)得到的石墨溶液中加入浓硫酸，之后加入高锰酸钾，反应完毕之后，加水稀释，再加入双氧水反应，得到中间体溶液；(3)取出步骤(2)的上清液，用酸溶液清洗，将沉淀过滤、干燥后，在水中分散，分散液经透析、离心、干燥后得到负电荷氧化石墨烯GO
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。2.根据权利要求1所述的种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(1)中是在0～100℃条件下反应；所述水优选为去离子水；所述过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵、过硫酸钙中的一种或多种；所述磷氧化物为五氧化二磷或三氧化二磷；所述过滤是采用滤膜过滤，滤膜优选为玻璃纤维滤膜。3.根据上述任一项权利要求所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(2)中，在冰浴条件下加入高锰酸钾，保持反应温度在10℃以下；高锰酸钾加入完毕之后，反应升温，继续反应；所述水优选为去离子水。4.根据权利要求3所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述的继续反应还包括，在体系中加水继续反应，加水时将体系置于冰浴中，加水完毕之后，升高温度。5.根据上述任一项权利要求所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述步骤(3)中，所述酸为盐酸、硫酸、硝酸或醋酸；所述水优选为去离子水。6.根据上述任一项权利要求所述的一种负电荷氧化石墨烯的制备方法，所述原料石墨粉、高锰酸钾、双氧水的质量比为1:1～20:1～20。7.一种改性正电荷氧化石墨烯的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)将上述任一项权利要求所述的负电荷氧化石墨烯GO
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分散到水中，超声处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘政，潘志文，陈伟长，宋涛，
申请(专利权)人：南通赛可特电子有限公司，
类型：发明
国别省市：